《自制小乐器》教案设计

《自制小乐器》教案设计一、教学目标：(一)、科学探究目标：1、能通过试验探究哪种材料适合做鼓面。2、能制定出制作小乐器的小组打算。3、能在教师的指导下制作简洁的小乐器。4、能对自己和别人设计、制作的小乐器进展客观评议。(二)、情感态度与价值观目标：1、在制定小组制作打算的过程中情愿提出自己的想法。2、情愿与小组其他成员分工完成小乐器的制作任务。(三)、科学学问目标：能说出声音的大小、凹凸与物体的振动有什么关系。(四)、科学、技术、社会、环境目标：能用自制的小乐器演奏儿童歌曲。二、教学重难点：重点：能制作简洁小乐器。难点：知道声音的大小、凹凸与物体的振动关系。三、教具学具3个、牛皮纸1张、塑料布1张、气球薄膜1张、橡筋3根、小鼓、482个、剪刀。四、教学课时：2课时五、教学过程：1课时(一引入1、播放一段音乐，问：这是什么声音？是用什么奏出来的？(乐器)。2(二)探究争论1、指导学生生疏各种各样的乐器。、什么是乐器？乐器是一种可以发出乐音，供演奏音乐使用的器具。、出示各种各样的乐器样图，问：你生疏这些乐器吗？会弹奏吗？〔钢琴、笛子、板鼓、古筝、小提琴、二胡、音叉等、教师出示几个用不同材料做鼓面的小鼓。并演示，讲解制作的根本步骤和方法。2、指导学生制作小鼓活动。11133个(自备)、制作方法：①、分别用供给的鼓皮材料蒙在杯口上，并用橡皮圈绷紧固定。②、试试敲击不同材料的鼓面，认真听听发出的声音有什么不同。3、争论：①、敲击不同材料的鼓面发出的声音一样吗？(发出声音不同)②、哪种材料更适合做鼓面，为什么？(气球薄膜，弹性好的材料)4、课堂小结。(三)、板书设计自制小乐器牛皮纸鼓面 塑料布 发出声音不同气球薄膜2课时(一)、引入与声音之间的有关学问。2、板书课题：自制小乐器(二)、探究争论1、指导学生以小组形式设计制作小乐器的打算。我们小组的打算我们小组的打算乐器名称：打算选用的材料：(1)、排萧制作材料：8只。(2)、制作方法：①、把两个塑料固定架对插扣住。。8根及管开口向上，由长到短整齐排列插入固定架中，这样排萧就做好了。、使用方法：1、2、3、4……7、i八个不同的音阶，你能用排萧吹出简洁的乐曲吗？3、同学们争论沟通：样让小乐器发出凹凸大小不同的音？声音的大小与物体振动的强弱有关；声音的凹凸与物体振动的快慢有关。4、组织学生对各组制作小乐器进展评价。5、课堂小结。(三)、板书设计自制小乐器1〔P15〕1、根本练习题简述过程掌握的特点。Q：1〕系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2〕被控过程简单多样，通用掌握系统难以设计；3〕掌握方案丰富多彩，掌握要求越来越高；4〕掌握过程大多属于慢变过程与参量掌握；5〕定值掌握是过程掌握的主要形式。什么是过程掌握系统？试用框图表示其一般组成。Q：1〕过程掌握是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按肯定周期程序进展的生产过程自动掌握，是自动化技术的重要组成局部。过程掌握通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进展掌握，使其保持为定值或按肯定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进展。2〕组成框图：r(t)r(t)e(t)_u(t)q(t)f(t)掌握器执行器对象y(t)z(t)测量变送装置〔3〕)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进展联络。1〕模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5VDC。2〕数字式仪表的信号：无统一标准。试将图1-2加热炉掌握系统流程图用框图表示。Q：是串级掌握系统。方块图：干扰干扰2干扰1给定值热油出_TC燃油压力_PC阀管道加热炉口温度PTTT过程掌握系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1〕最大偏差、超调量、衰减比、余差、调整时间、峰值时间、振荡周期和频率。2〕略〔8〕通常过程掌握系统可分为哪几种类型？试举例说明。Q：1〕按构造不同，分为反响掌握系统、前馈掌握系统、前馈-反响复合掌握系统；按设定值不同，分为定值掌握系统、随动掌握系统、挨次掌握系统。2〕略只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危急的场所吗？为什么？Q：1〕不是这样。2〕比方对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？Q：1〕是。2〕这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。2、综合练习题简述图1-11所示系统的工作原理，画出掌握系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。Q：1〕图为液位掌握系统，由储水箱〔被控过程〕、液位检测器〔测量变送器〕、液位掌握器、调整阀组成的反响掌握系统，为了到达对水箱液位进展掌握的目的，对液位进展检测，经过液位掌握器来掌握调整阀，从而调整q1〔流量〕来实现液位掌握的作用。2〕框图：3〕掌握器输入输出分别为：设定值与反响值之差e(t)、掌握量u(t)；执行器输入输出分别为：掌握量u(t)、操作变量q1(t)；被控对象的输入输出为：操作变量q1(t)、扰动量q2(t)，被控量h；所用仪表为：掌握器〔例如PID掌握器〕、调整阀、液位测量变送器。什么是仪表的信号制？通常，现场与掌握室仪表之间承受直流电流信号、掌握室内部仪表之间承受直流电压信号，这是为什么？Q：1〕自动化仪表的信号制是指在成套系列仪表中，各个仪表的输入/输出信号均承受某种统一的标准形式，使各个仪表间的任意连接成为可能。2〕略某化学反响过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5﹪，要求设计的定值控制系统，在设定值作阶跃干扰时的过渡过程曲线如以下图所示。要求：计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间。说明该系统是否满足工艺要求。Q：1〕y(∞)=810r=800℃,B=850−810=40,B=820−810=101 2稳态误差er−y=800℃-810−10℃1nB1B2

404:1，10

y(t

)y()py()

100%

850810810

100%4.938%过渡过程时间ts

：或许在17min2〕虽然该系统最大超调满足要求，然而在规定操作温度为800℃，而最终趋于稳定的值却为810℃，因此不满足工艺要求。图1-13所示为一类简洁锅炉汽包水位掌握流程图，试画出该掌握系统框图，并说明其被控过程、被控参数、掌握参数和干扰参数各是什么？Q：1〕掌握系统框图：被控过程：加热器+汽包被控参数：汽包水位掌握参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化2〔P70〕1、根本练习题某台测温仪表测量的上下限为500~1000℃，它的最大确定误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级。最大确定误差 2级。

量程 100%1000500100%0.4%其精度等级为0.4某台测温仪表测量的上下限为100~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？Q：工艺允许的仪表引用误差为允许的最大确定误差 2允

量程 100%=1000100100%0.22%应选0.2级的仪表才能满足。有一台DDZ-Ⅲ型两线制差压变送器，其量程为20~100kPa，当输入信号为40kPa和Q：1〕8mA；2〕16mA.设有某DDZ-Ⅲ型毫伏输入变送器，其零点迁移值umin=6mVDC，量程为12mVDC。现12mADC。试问：被测信号为多少毫伏？Q：12mVDC某被测温度信号在40~80℃范围内变化，工艺要求测量误差不超过±1%，现有两台测温0.50~100℃，另一台仪表的测量范围为0~200℃，试问这两台仪表能否满足上述测量要求？Q：工艺允许的最大确定误差401%0.4℃。0.41〕0~100℃的仪表，则允100100%0.4不行以满足；0.42〕0~200℃的仪表，则允200100%0.2，0.5级精度不行以满足；热电偶测温时为什么要进展冷端温度补偿？其补偿方法常承受哪几种？Q：1〕承受补偿导线可把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延长到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是0Et-t关系曲线是在冷端温度t0=0℃状况下得到的，与它配套使用的仪表也是依据这一关系曲线进展刻度的。而操作室的温样测量结果就会有误差，因此需要进展冷端温度的校正〔解决冷端温度不为零的问题〕 2〕常用的有查表法、电桥补偿法。热电阻测温电桥中的三线制接法为什么能减小环境温度变化对测温精度的影响？Q：由于用热电阻测温时，热电阻要安装在被测温度的现场，而电桥中的其它电阻连同仪表一起则安装在掌握室。现场与掌握室之间有肯定的距离，因此连接热电阻的导线的电阻往往不行连接导线的电阻随着环境温度的变化而变化，将同热电阻阻值的变化一起加在平衡电桥的一个桥臂上，这会使测量产生较大的误差。承受三线制接法可以削减甚至抵消连接导线电阻对测量结果造成的误差。2、综合练习题某一标定为100~600℃的温度计出厂前经校验，各点的测量结果值如下：被校表读数/℃100150200250300400500600标准表读数/℃102149204256296403495606试求该仪表的最大确定误差。确定该仪表的精度等级。经过一段时间后，仪表的最大确定误差为±7℃，问此时仪表的精度等级为多少？Q：1〕取|xxa|6℃。最大确定误差 6仪表引用误差 1

量程 100%600100100%1.2%，符合1.5级精度。最大确定误差 7仪表引用误差 2

量程 100%600100100%1.4%，符合1.5级精度。用分度号Pt100的热电阻测温，却错查了Cu50的分度表，得到的温度是150℃。问实际温度是多少？Q：1〕Cu50的分度表，找出与150℃ΩΩ对应的温度值，约为－45℃。假设被测压力的变化范围为0.5~1.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的±5%。可供选用的压力表规格：量程为0~1.6MPa，0~2.5MPa，0~4MPa，精度等级为1.0、1.5、2.5。试选择适宜量程和精度的压力表。Q：最大工作压力不超过仪表量程的2/3，则可选择0~2.5MPa范围。允许的最大确定误差：±0.0250.5*5%=±0.025MPa，允许的最大引用误差：允级。

2.5

100%1%1.0级精度等〔5〕用差压变送器与标准孔板配套测量管道介质流量。假设差压变送器量程为104Pa，对应输出信号为4~20mADC，相应流量为0~320m3/h。求差压变送器输出信号为8mADC时，对应的差压值及流量值各是多少？Q8mADC对应的差压值为2500Pa，流量则为160m3/h。3、设计题用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在无冷端温度补偿的状况下，显示仪表指示值为600℃，此时冷端温度为50℃。试问：实际温度是多少？假设热端温度不变，使冷端温度20℃时，此时显示仪表指示值应为多少？Q：1〕查K分度表，知600℃对应的热电势为24.902mV,由题意可知这热电势是由热端温度为t℃，冷端温度为50℃的K 热电偶产生的，即E(t,50)24.902mV，又查K表知E(50,0)2.022mVE(t,0)E(t,50)E(50,0)24.9022.02226.924mV，再查Kt约为648℃。2〕E(t,20)E(t,0)E(20,0)26.126mV℃.1.0~1.5MPa，工艺要求就地指示压力，并要求测量误差小于被测压力的±%，试选择一个适宜的压力表〔类型、量程、精度等级，并说明理由。Q：1〕类型：可使用弹簧管压力计。2/30~2.5MPa1.0大于仪表量程的1/3，所选范围是适宜的。：可选择1.5级精度等级。

0.05100%2%，允 2.5〔4〕某掌握系统中有一个量程为20~100kPa、精度等级为0.5该仪表在整个量程范围内确实定误差变化范围为－0.5~+0.4kPa掌握系统连续使用？为什么？Q：不能。由于其最大确定误差为－0.5，其引用误差原先设计的精度要求0.5级的范围。

0.5 100%0.625%，超出了100203〔P108〕1、根本练习题在过程掌握中，哪些仪表是属于过程掌握仪表？在过程掌握系统中，大多数调整器是电动的，而执行器多数是气动的，这是为什么？气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的？Q：1〕在过程掌握中，过程掌握仪表：调整器、电/气转换器、执行器、安全栅等。2〕调整器选电动的由于电源的问题简洁解决，作用距离长，一般状况下不受限制；调整精度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，由于执行器直接与掌握介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避开严峻事故的发生。3〕气动仪表的输入输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa的模拟气压信号。电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、沟通电流和沟通电压四种。各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。过程掌握系统的模拟直流电流信号为4~20mADC，负载250Ω；模拟直流电压信号为1~5VDC。某比例积分调整器的输入、输出范围均为4~20mADC，假设设δ=100%、TI=2min，稳态时其6mA1mA4min后调整器的输出。Q：由式 1100%，可得KK CC

1。在比例积分作用下，输出Δu 可由下式计算：uK

e(t)C

1e(t)dt1TI

14dt3mAu=Δu+u(0)=3+6=9mA。20调整器的正、反作用是如何规定的？Q：当调整器的输出随偏差的增大而增大时，称为正作用调整器，反之为反作用调整器。数字式掌握器有哪些主要特点？简述其硬件的根本构成。Q：1〕数字式掌握器的主要特点：1、承受了模拟仪表与计算机一体的设计方法，使数字式掌握器的外形构造、面板布置、操作方式等保存了模拟调整器的特征。2、与模拟调整器相比具有更丰富的运算掌握功能。3、具有数据通信功能，便于系统扩展。4、牢靠性高具有自诊断功能，维护便利。2〕数字式掌握器的硬件电路由主机电路，过程输入通道、过程输出通道、人/机联系部件、通信部件等。过程掌握系统的全部仪表与装置是否都应考虑安全防爆？为什么？Q：不是。现场的全部仪表应考虑安全防爆。非危急场所的仪表则不肯定要防爆，现场仪表与非危急场所〔包括掌握室〕之间必需经过安全栅。安全栅在安全防爆系统中的主要作用是什么？简洁齐纳式安全栅有何缺点？它是如何改进的？Q：1〕参教材P104； 2)参教材P105； 3〕参教材P1052、综合练习题V〔2〕某比例微分调整器的传递函数为O2V

a 1TsDK TD

，试求单位阶跃输入作用下的输O1 D1 DsKD出响应表达式，画出响应曲线。Q：单位阶跃输入的拉氏变换VO1

1，在阶跃输入作用下的输出拉氏变换为：s1 a 1Ts a 1TsDs DV Ds DO2

T K T

，对其取拉氏反变换，可得D1 DsKDa

DKDtK

s(1 Ds)KDv (t)O2

[1(K 1)e T ]。DDDD4〔P139〕1、根本练习题什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要争论过程的数学模型？目前争论过程数学模型的主要方法有哪几种？Q：1〕被控过程的特性：被控过程输入量与输出量之间的关系。2〕被控过程的数学模型：被3〕争论过程的数学模型的意义：是掌握系统设计的根底；是掌握器参数确定的重要依据；是仿真或争论、开发型掌握策略的必要条件；是设计与操作生产工艺及设备时的指导；是工业过程故障检测与诊断系统的设计指导。4〕主要方法：机理演绎法、试验辨识法、混合法。响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应留意哪些问题？Q：试验测试前，被控过程应处于相对稳定的工作状态；一样条件下应重复多做几次试验；分别作正、反方向的阶跃输入信号进展试验；每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来的工况并稳定一段时间再做其次次试验；输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。1 2 4-30qq、qh为被控参数，C为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻。要求：1〕列写该过程的微分方程组。2〕画出该过程框图。3〕G0(s)=H(s)/Q1(s)1 2 dhqqq C 1 2 3 dtQ：1〕q 2

hR 2q h2)过程框图：

3 R33〕G

(s)H(s)/Q(s) 10 1 Cs11R R2 3某水槽水位阶跃响应的试验记录为：t/s01020406080100150200300…h/mm01833455563788695…98其中阶跃扰动量u为稳态值的10%。1〕画出水位的阶跃响应标幺值曲线。2〕假设该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。Q：1〕阶跃响应标幺值y

(t) y(t)

y(t)，图略。0 y() 98一阶惯性环节传递函数：G(s

K0 u=10%*h(∞)=9.8K=y()9810，Ts1 u 9.80时间常数T=100s，是到达的稳态值的63%所用的时间。2、综合练习题如图4-32所示，q1为过程的流入量，q2为流出量，h为液位高度，C为容量系数。假设以q1为过程的输入量，h 为输出量〔被控量〕，设R1、R2为线性液阻，求过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。 dhqq C

(1) 1

dhq q C2 3

2 dt

h

dh q C

1 (6)Q：列写微分方程组：q h

(3)q

和q得： 21 R dt2 2 R2h hq 2

(4)

2 3 hR2

h dh2C 2R dt3

(7)33 R3hhh (5) 1 22h h dh dh 2h31RRdt2 3 dt1R232进而得：q 2C ，得